UNIVERSITATEA DIN ORADEAFACULTATEA DE CONSTRUCȚII ȘI

ARHITECTURĂM.T.C

Proiect T.G.S

Coordonator Studenți

Sef.luc.dr.ing. Nistor Sorin Negrean Horațiu-Dan

Pecican Florina-Raluca

Petruș Călin-Ionuț

Turle Emanuel Ionuț

Zifceac Iaroslav

Oradea 2014

1

Proiect TGS

Pentru proiectul de masurare a 3 puncte in apropierea Facultații de Construcții și

Arhitectura am folosit doua aparate de măsurare: Magellan SporTrak MAP și un receptor

Trimble R4 prin care am obtinut coordonate cu ajutorul a trei metode:

Metoda statică rapid

Metoda ROMPOS unde am folosit : VRS 3.1 GG

MAC 3.1 GG

IMAX 3.1 GG

Metoda RTK

Aparatura utilizată

1.Primele măsurători au fost efectuate cu instrumentul Magellan SporTrak MAP

care este un receptor GPS portabil. Ca multe alte receptoare GPS portabile, SporTrak poate

urmări până la 12 sateliți, în orice moment din constelația actuală și se sprijină pe WAAS

(Wide Area Augmentarea Sistem), în Statele Unite și EGNOS în Europa. Acest GPS are o

precizie de 3 metri sau în anumite situații mai mică, atunci când sateliții recepționați sunt într

un număr mare și sunt poziționați corespunzător.

Magellan SporTrak Map vine cu 9 ecrane personalizabile care arată constelația

sateliților, hărțile, busola, coordonatele GPS, ecran Track, vitezometrul, poate oferii

informații cum ar fi viteza, direcția etc.

2

Caracteristici ale instrumentului GPS Magellan SporTrak MAP

receptor cu 12 canale , WAAS, EGNOS

antena Quadifiler Helix însă nu are capacitatea de ai pune antenă externă

până la 14 ore de viață a bateriei, utilizează două baterii AA

500 de puncte intermediare , 20 de rute reversibile și 2000 puncte de traseu

memorie de 6 MB pentru a descărca hărți MapSend

ecran mare, de 2.3 " x 1.4 ", 160 x 104 pixeli

iluminare fundal și tastatură

greutate 172.93g

dimensiunea de 5.6 " x 2.2 " x 1.3 "

9 ecrane de navigare personalizabile (Map, Compass, Vitezometru, Strip

Compass etc.)

Alarme la Sosirea, Anchor, Cross track error, GPS

Memorează puncte de interes, rute și traseul parcurs

Tehnologia SporTrak lui NorthFinder ™ arată direcția ta chiar și atunci când

stai pe loc .

Soare/Luna caclulator de determinare a orei când soarele va răsării sau va

apune, precum și faza lunii pentru orice dată și locație din lume

SporTrak este rezistent la apă și plutește, nu se scufundă - specificație data de

IEC - 529 IPX7

are 9 limbi: engleză , franceză , germană , suedeză , finlandeză , spaniolă ,

italiană , portugheză și olandeză

poate fi conectat la PC pentru transfer de date

Coordonatele obținute:

Nr

pct

North

East

Elevation

1 622251 267735 126

2 622250 267834 127

3 622184 268120 137

3

2. Receptorul GNSS Trimble R4 este un sistem compact ce opereaza pe 72 canale.

Antena, receptorul si acumulatorul sunt inglobate in aceeasi carcasa.

Echipat cu tehnologia Trimble R-Track permite receptia semnalelor de la satelitii

GLONASS ce imbunatatesc solutia sistemului GPS iar astfel se pot obtine rezultate mai bune

in conditii ostile masurarilor satelitare.

Trimble R4 poate fi folosit atat ca receptor fix cat si ca receptor mobil in cadrul

masuratorilor cinematice in timp real cu transmisia/receptia datelor prin Radio sau

GSM/GPRS. De asemenea, utilizatorii sistemului Trimble R4 pot efectua si masuratori RTK

si VRS folosind reteauna nationala de statii permanente. Utilizat ca receptor mobil acesta este

robust, usor iar cablurile au fost eliminate complet pentru asigurarea unor conditii de lucru cat

mai bune in teren.

Formatele de date CMR+, RTCM 2,3 RTCM 3, 16NMA pentru corectiile diferentiale

sunt formate standard si ofera posibilitatea de a comunica si cu alte tipuri de receptoare. Sunt

perfect compatibile cu formatele de date transmise de Agentia Nationala de Cadastru si

Publicitate Imobiliara in cadrul retelei nationale de statii permanente prin serviciul ROMPOS.

4

Caracteristici ale receptorului Trimble R4

5

Metoda statică raspid

Caracteristic, metoda static rapidă este folosită pentru îndesirea reţelelor existente,

stabilirea controlului, etc.

În cadrul acestei metode nu se va observa o bază pe ora , ci în 5-20 minute .Timpul de

observaţie depinde de configuraţia sateliţilor şi este stabilit pe bază de experienţă şi în funcţie

de lucrarea ce urmează a fi de executat .În general , cu o valoare a PDOP-ului mai mică de 7 ,

timpul de observare în funcţie de numărul de sateliţi este aproximativ următorul:

Nr. de stații Timp de observare in

minute

4 Peste 20 min

5 De la 10 la 20 min

6 sau mai mulți De la 5 la 10

Metoda de masurare statica are o prezie de 1 pana la 10 ppm în funcție de timpul de

staționare și de numărul de sateliți.

Coordonatele obținute:

Nr

punct

North East Elevation

1 622244.975 267747.911 127.594

2 622340.594 267840.622 128.510

3 622183.427 268147.754 128.297

Sistemul de poziționare Rompos

Sistemul ROMPOS se bazează pe o Reţea Naţională de Staţii GNSS

(GPS+GLONASS) Permanente instalate de către ANCPI. Staţiile de referinţă funcţionează

permanent furnizând date în timp real, precum şi la intervale de timp prestabilite (1h, 24h).

ROMPOS este un sistem de determinare a poziţiei bazat pe tehnologiile GNSS şi include

următoarele tipuri de servicii :

o ROMPOS DGNSS – serviciul pentru aplicaţii cinematice în timp real (precizie de

poziţionare între 3m şi 0.5m)

o ROMPOS RTK – serviciul pentru aplicaţii cinematice precise în timp real (precizie

până la 2cm);

o ROMPOS GEO (Geodezic) pentru aplicaţii postprocesare (precizie sub 2cm)

Metoda cinematică se poate realiza prin determinări în mod postprocesare sau în timp

real.Pentru măsurătorile cinematice în mod postprocesare se va utiliza cel puţin o staţie de

6

referinţă (a utilizatorului) amplasată în zona de lucru (recomandabil) sau o staţie de referinţă

permanentă din RGN-SGP. În cazul măsurătorilor cinematice efectuate în timp real, se pot

utiliza:

-staţii de referinţă (minim una) amplasate în zona de lucru şi comunicaţii (radio) la (mică)

distanţă;

-staţii de referinţă permanente (reale) din RGN-SGP şi comunicaţii (GPRS) la distanţă –

serviciul ROMPOS-RTK (varianta cu staţii reale);

-staţii de referinţă virtuale generate pe baza datelor colectate la staţii de referinţă reale din

RGN-SGP – serviciul ROMPOS-RTK VRS (varianta cu staţii de referinţă virtuale).

1. Concepte RTK de rețea

VRS – Virtual Reference Station (staţie virtuală de referinţă )

PRS – Pseudo Reference Station

FKP – Flächen-Korrektur-Parameter (parametrii de corecţie pe suprafaţă)

MAC – Master-Auxiliary Concept (Metoda staţiilor principale şi auxiliare, complementare)

SSR – State Space Representation ( Reprezentare stare - spaţiu)

VRS (Virtual Reference Station)

Roverul trimite poziția sa aproximativă la Serverul Central(CDM) prin GSM, GPRS

sau 3G. Centrul anticipează erorile dependente de distanță din poziția roverului. Aceste erori

sunt determinate utilizând date colectate de la RSs în cadrul reţelei și pot fi liniare sau alte

modele mai sofisticate.

VRS este creată de CDM aproape de locația utilizatorului și datele ei( corectate) sunt

trimise utilizatorului în formate RTCM 2.3 sau 3.1.

La rover, poziția laterală este obținută printr-o singură bază liniară normală RTK. Sunt

necesare comunicațiile bidirecționale între componente.

Avantaje:

-Suportă formatele RTCM 2.3 și 3.1, fără a fi necesară o actualizare a vechiului receptor;

-Roverul procesează datele ca și prin metoda RTK GPS( fără a fi nevoie de calcule

suplimentare);

-Permite modelarea detailată a efectelor troposferice și ionosferice utilizând informații

complete recepționate de la CDM;

-Optimizarea continuă a corecțiilor în funcție de poziția roverului.

Dezavantaje:

-Necesită comunicații bidirecționale;

-Volum mare de calcule pentru CDM, limitează numărul de utilizatori în mod simultan;

-Roverul este forțat să își reinițializeze poziția de fiecare dată când se deplasează la o anumită

distanță față de poziția inițială.

MAC ( Master Auxiliary Concept)

Transmite date brute de observație de la stațiile de referință către CDM. CDM

estimează procesele inclusiv cele de ambiguitate a rezoluției, pentru a reduce stațiile la

niveluri acceptabile de ambiguitate.

Cele mai potrivite stații de referință se aleg pentru rover, bazându-se pe poziția sa.

7

Formarea și transmiterea mesajelor de rețea RTCM 3.1 folosind corecțiile diferențiate

pentru stațiile auxiliare;

Calculul de înaltă precizie a poziției roverului utilizând informații complete de la

rețeaua de referință.

Avantaje:

-Funcționează în mod unidirecțional;

-Nici un model complex nu este realizat pe server, făcând calculele să ruleze foarte încet;

-Aplicațiile cinematice nu sunt restricționate de poziția roverului dintr-o zonă determinată din

cadrul rețelei.

Dezavantaje:

-Oferă numai un instantaneu al erorilor datorate distanței la un moment dat;

-Transmite numai observații diferențiale;

-Poate fi setat la o rată inferioară de actualizare a corecțiilor, dar compromite rezultatele

datorită creșterii AoC.

Coordonate obținute:

Nr punct North East Elevation PDOP

VRS

1 622244.108 267748.144 131.263 2.4

2 622340.032 267841.403 132.600 1.6

3 622183.470 268148.920 132.274 2.4

MAC

1 622244.113 267748.174 131.254 1.5

2 622339.996 267841.458 132.644 1.6

3 622183.469 268148.938 132.275 1.9

IMAX

1 622244.131 267748.154 131.246 2.8

2 622340.009 267841.455 132.632 4.9

3 622183.459 268148.919 132.288 2.8

8

Metoda cinematică în timp real

Prescurtarea de RTK provine de la cinematic în timp real. Este o metodă de măsurare

cinematică OTF ce se derulează în timp real. Staţia fixă are ataşată o legătură radio şi

retransmite datele pe care le recepţionează de la sateliţi.

Şi mobilul are o legătură radio şi recepţionează transmis de staţia fixă. Mobilul

recepţionează de altfel date şi direct de la sateliţi prin intermediul propriei sale antene GPS.

Aceste două seturi de date pot fi procesate împreună de receptorul mobil în scopul rezolvării

ambiguităţii şi prin urmare se va obţine o precizie ridicată relativ la receptorul fix.

Odată ce receptorul fix a fost instalat şi transmite date prin legătura radio, receptorul

mobil poate fi activat. Atunci când urmăreşte sateliţii şi recepţionează date de la fix, poate

începe procesul de iniţializare. Acesta este similar cu iniţializarea realizată în cazul unei

măsurători cinematice OTF, diferenţa principală fiind faptul că este dusă la capăt în timp real.

Odată ce iniţializarea este completă, ambiguităţile sunt rezolvate şi mobilul poate înregistra

puncte şi coordonate. În acest moment precizia de determinare a bazei este de cuprinsă în

intervalul 1-5 cm.

Este importantă menţinerea contactului cu receptorul fix, căci altfel mobilul ar putea

pierde ambiguitatea. Aceasta duce la calcularea unei poziţii a punctului mult depărtată de

realitate.

În plus, probleme ar putea fi întâlnite la măsurarea aproape de obstrucţii ca şi clădiri

înalte, copaci, etc. unde semnalul sateliţilor ar putea fi blocat. RTK a devenit foarte repede cea

mai întâlnită metodă de obţinere a unor precizii ridicate, măsurători GPS de acurateţe mare pe

arii restrânse şi poate fi utilizat şi pentru aplicaţii similare celor la care se folosesc staţiile

totale. Aceasta include şi măsurători de detaliu, supraveghere, aplicaţii COGO, etc.

Legătura radio

Majoritatea sistemelor GPS RTK, folosesc mici modemuri radio pe frecvenţa UHF.

Comunicaţia radio este acea parte a sistemului RTK cu care majoritatea utilizatorilor

întâmpină dificultăţi. Merită luată în considerare influenţa următorilor factori în momentul

încercării optimizării performanţei legăturii radio:

Puterea transmiţătorului radio. În general vorbind, mai multă putere înseamnă

performanţă mai bună. Oricum, majoritatea ţărilor restricţionează legal puterea de emisie la

0,5-2W.

Înălţimea antenei transmiţătorului. Comunicaţiile radio pot fi afectate de linia de

vizare. Cu cât mai sus este poziţionată antena, cu atât este mai puţin probabil să fie probleme

cu linia de vizare. De asemenea va creşte raza de acţiune a comunicaţiilor radio. Acelaşi lucru

este valabil şi în cazul antenei receptoare.

Alţi factori de influenţă ce afectează performanţa includ lungimea cablului până la

antena

radio (cabluri mai lungi înseamnă pierderi mai mari) şi tipul de antenă radio folosită.

9

Coordonate obținute:

Nr.

punct

North

East

Elevation

PDOP

1 622244.118 267748.148 131.245 1.9

2 622340.010 267841.453 132.643 1.8

3 622183.472 268148.917 132.274 2.2

Concluzii

Observam că există diferențe între toate metodele utilizate și mai ales diferențe foarte

mari între aparatura utilizată. Este usor de explicat diferența care apare între aparatura

utilizată deoarece receptorul Trimble R4 are o precizie mult mai mare decat instrumental

Magelan. Diferențele care apar între diferitele metode folosite sunt datorate metodelor de

determinare a coordonatelor puctelor și datorită erorilor de: erori accidentale, erori de

multiparcurs, erori de ceas, erori de orbită, refractia ionosferică.